劉雪濤,謝屹然,許迎杰,孫績?nèi)A,周德麗,趙寧坤

(云南省氣象臺，云南 昆明,650034)

雷電災(zāi)害泛指雷擊或雷電電磁脈沖入侵和影響造成人員傷亡或物體受損，其部分或全部功能喪失，釀成不良的社會和經(jīng)濟后果的事件。雷電災(zāi)害的損失包括直接的人員傷亡和經(jīng)濟損失，以及由此衍生的經(jīng)濟損失和不良社會影響。雷電災(zāi)害已經(jīng)被聯(lián)合國有關(guān)部門列為“最嚴重的十種自然災(zāi)害之一”，被中國電工委員會稱為“電子時代的一大公害”。因此，統(tǒng)計分析一定區(qū)域雷電災(zāi)害發(fā)生的時空規(guī)律、危害途徑和發(fā)生的主要場所等特征，才能制定出有針對性地防護和預(yù)警措施。

許多研究對不同國家的雷電災(zāi)害特征進行了報道。美國每年雷災(zāi)的死亡人數(shù)在逐年下降，從20世紀每年雷災(zāi)死亡多于400人降到近年只有少于30人死于雷災(zāi)[1-2]。在羅馬尼亞，1999-2003年平均有65人死于雷擊，而2011-2015年也下降到平均23.2人死于雷擊[3]。這種雷擊死亡人數(shù)逐年下降趨勢在其他發(fā)達國家也同樣存在。但在發(fā)展中國家，卻是相反的變化。在孟加拉國，2000-2009年平均有106人和72人分別在雷災(zāi)中死亡和受傷，而2010-2015年雷災(zāi)中的死亡和受傷人數(shù)分別上升至251人和220人[4]，在印度也同樣存在雷災(zāi)傷亡人數(shù)上升的趨勢[5]。產(chǎn)生兩種不同雷災(zāi)傷亡人數(shù)變化趨勢主要與城鎮(zhèn)化水平、防雷設(shè)施和國家強對流天氣的預(yù)報預(yù)警發(fā)布等因素有關(guān)[6]。

國內(nèi)對雷災(zāi)中的人員傷亡和財產(chǎn)損失也做了一些研究。馬明等[7-8]分析了1997-2006年我國雷電災(zāi)害造成的人員死傷數(shù)、財產(chǎn)損失情況的特征，指出我國每年每一百萬人中大約有0.53人死于雷擊，高于美國、英國。同時在此基礎(chǔ)上，從雷電災(zāi)情、孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子、承災(zāi)體及其相互作用等方面對我國雷電災(zāi)害的時空分布規(guī)律和成因機制過程進行了研究。ZHANG等[9]利用1997-2009年的全國雷災(zāi)資料也對全國雷災(zāi)傷亡和財產(chǎn)損失進行了研究,指出1997-2007年我國雷災(zāi)傷亡人數(shù)呈逐年上升的趨勢,2008年開始下降。由于我國地域遼闊、氣候差異大，還有各省市人口分布、經(jīng)濟發(fā)展差異大，為了掌握雷電災(zāi)害特征和時空分布特點，做好雷電防御工作，眾多雷電科研和防護工作人員對不同省市雷電災(zāi)害特征進行了詳細分析[10-13]。

云南地處低緯高原，受到印度西南季風(fēng)和東亞夏季風(fēng)的共同影響。由于受季風(fēng)和特殊地形的影響低緯高原中小尺度對流系統(tǒng)有一定的特殊性，局部地區(qū)的強對流災(zāi)害性天氣經(jīng)常發(fā)生，是雷暴和雷災(zāi)高發(fā)區(qū)。云南氣象工作者從地閃時空分布[14]、雷災(zāi)易損區(qū)劃[15]、雷電災(zāi)情評估[16]、特定區(qū)域的雷擊風(fēng)險評估[17-18]和鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害特征等[19]方面，對云南省雷電災(zāi)害特征進行了研究，但對于云南省雷電災(zāi)害中人員傷亡特征的詳細分析目前沒見報道。因此，利用云南省氣象局收集的2001-2017年云南省雷電災(zāi)害資料,詳細分析雷災(zāi)傷亡人員的時空分布特征及其影響因子，為云南省人員雷災(zāi)避險提供科學(xué)方法和有效的防御措施。

1 資料與方法

本文雷災(zāi)資料取自2001-2017年云南省氣象局收集的云南省雷電災(zāi)害資料。云南省氣象局負責收集本省的氣象災(zāi)害資料，主要包括暴雨洪澇、大風(fēng)、冰雹、雷電、干旱、雪災(zāi)、霜凍和低溫冷害等13種氣象災(zāi)害。其中雷電災(zāi)害里每個雷災(zāi)事件記錄了雷災(zāi)發(fā)生情況、背景，受損的財物，受傷害的人員情況等，如雷災(zāi)發(fā)生的時間、地點，受損部門行業(yè)、受損財物類型，死傷人員的人數(shù)、性別、職業(yè)、雷擊地點等。由于資料本身的問題，可能在部分年份的部分地區(qū)缺失雷災(zāi)記錄,如2005年只有全省總的傷亡人數(shù)，而具體每個州市的傷亡人數(shù)卻缺失，同時由于部分雷災(zāi)報告記載不規(guī)范的原因，也存在缺失一些雷災(zāi)統(tǒng)計信息的情況。因此本文得到的是云南雷災(zāi)特征的不完全統(tǒng)計結(jié)果。

云南省人口相關(guān)數(shù)據(jù)來自云南省統(tǒng)計局編的2001-2017年的云南統(tǒng)計年鑒。

2 結(jié)果與討論

2.1 雷災(zāi)人員傷亡的空間分布特征

表1給出了2001-2017年云南省各州市的雷電災(zāi)害人員傷亡的詳細情況，其中2005年分州市的雷災(zāi)傷亡缺失，但不會影響總體結(jié)果。通過對全省16個州市雷電災(zāi)情排名比較，得到以下一些結(jié)果。

從雷災(zāi)造成的人員死亡來看，紅河排在第1位，雷災(zāi)死亡人數(shù)為107人；昆明位列第2，共有79人在雷災(zāi)中死亡；昭通位列第3，共有74人在雷災(zāi)中死亡；其后依次為曲靖、文山、楚雄、臨滄、普洱、玉溪、西雙版納、麗江、保山和大理，雷災(zāi)死亡人數(shù)也相對較多。雷災(zāi)死亡人數(shù)最少的怒江，有2人在雷災(zāi)中死亡；迪慶和德宏雷災(zāi)死亡人數(shù)也相對較少，分別為5人和6人。

從雷災(zāi)造成的人員受傷來看，普洱排在第1位，雷災(zāi)受傷人數(shù)為162人；紅河位列第2，共有127人在雷災(zāi)中受傷；昆明位列第3，共有113人在雷災(zāi)中受傷；其后依次為臨滄、曲靖、昭通、保山、文山、玉溪、楚雄、西雙版納、大理和麗江，雷災(zāi)受傷人數(shù)也相對較多。雷災(zāi)受傷人數(shù)最少的也是怒江，有1人在雷災(zāi)中受傷；迪慶和德宏雷災(zāi)受傷人數(shù)也相對較少，分別為2人和4人。這種分布可能與各地區(qū)閃電活動強弱、人口基數(shù)多少以及城鎮(zhèn)化水平等綜合因素有關(guān)。

從人口權(quán)重的死亡率來看，其中的人口數(shù)是2001-2017年各州市人口平均，可以看到其與人員死傷總數(shù)的排名有很大的不同，人口基數(shù)少的地區(qū)的排名有很大的提高。西雙版納和麗江處于前兩名，紅河排在第三。昆明和曲靖由于人口基數(shù)大，分別排在11位和13位。怒江由于雷災(zāi)少，雖然人口少，還是排在最后。

從面積權(quán)重的死亡率來看，和人口權(quán)重相似之處是面積相對比較小的州市排名明顯上升，昆明處于首位，紅河與昭通分列2和3位。怒江還是處于最后一位。

表1 2001-2017年云南省各州市雷災(zāi)人員傷亡情況

2.2 雷災(zāi)人員傷亡的時間分布特征

圖1給出云南省2001—2017年雷電傷亡的年際變化?？梢钥闯?，云南省雷電傷亡人數(shù)總體呈下降趨勢，特別是人員受傷人數(shù)更明顯。2001-2007年，平均每年雷災(zāi)死亡人數(shù)為76人，死亡人數(shù)相對起伏較大，特別是2004年雷災(zāi)死亡人數(shù)達到了最大的126人。2007年以后，云南雷災(zāi)傷亡人數(shù)呈現(xiàn)逐步下降的趨勢，這十年平均每年雷災(zāi)死亡人數(shù)為20人，2012年達到最低，全省僅有8人因雷災(zāi)死亡。出現(xiàn)這種年際變化趨勢主要是防雷相關(guān)知識的普及以及大眾防雷意識的提高；其次是2006年后云南省地閃定位網(wǎng)建立，可以詳細監(jiān)測地閃活動相關(guān)信息，氣象部門可以及時發(fā)布強對流天氣相關(guān)的天氣預(yù)警，最后還有比較重要的一點是隨著云南省城鎮(zhèn)化水平的逐步推進，相應(yīng)的防雷設(shè)施也進一步健全。

圖1 云南省2001-2017年雷電傷亡的年際變化

圖2a給出了云南省2001-2017年雷災(zāi)傷亡人數(shù)的月際變化。云南省雷災(zāi)傷亡主要出現(xiàn)在4-9月，其中96%的雷災(zāi)死亡數(shù)和92%的雷災(zāi)受傷數(shù)都發(fā)生在這6個月。從雷災(zāi)死亡人數(shù)的月際變化看，1-3月相對較少，4月開始逐漸增加，5月開始，雷災(zāi)死亡人數(shù)明顯增加，雷災(zāi)死亡人數(shù)最多月出現(xiàn)在8月，占全年28%。進入9月，開始下降。11-12月沒有發(fā)生雷災(zāi)死亡事件。從雷災(zāi)受傷人數(shù)的月際變化看，在5月和7月存在兩個峰值，占全年比例一樣，都為20%。圖2b給出了雷災(zāi)中人員傷亡的日變化特征，可見人員傷亡數(shù)日變化呈現(xiàn)典型的單峰型，從13:00開始快速上升，15:00-17:00達到高值，16:00為峰頂，雷災(zāi)傷亡人員數(shù)比例為17.8%，其中低值在00:00-07:00，05:00為谷底值，沒有發(fā)生雷災(zāi)傷亡。

圖2 云南省雷災(zāi)死亡人數(shù)的月際變化(a)和日變化(b)

2.3 雷災(zāi)人員傷亡的環(huán)境分析

雷災(zāi)事件的發(fā)生與周圍環(huán)境密切相關(guān)。由雷擊人身傷亡發(fā)生時人所處的環(huán)境和情形歸納出9種：農(nóng)田、樹下避雨、開闊地、放牧、建筑物內(nèi)、山區(qū)、建筑物附近、交通和移動電話相關(guān)。對于人員傷亡的雷災(zāi)數(shù)，發(fā)生在農(nóng)業(yè)勞動或田間地頭最多為39%，其次是樹下避雨為17%，其后依次是空曠地帶、放牧、建筑物內(nèi)、山區(qū)、建筑物附近、交通和移動電話相關(guān)。這主要原因是云南是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與山地大省，森林覆蓋率較高，農(nóng)民主要的生產(chǎn)方式就是田地種植、坡地山林放牧牛羊，在野外時間長，離家較遠，當雷暴突然來臨時，沒有地方及時躲避或者躲避方式不正確，容易遭受雷擊(圖3)。

圖3 不同雷擊環(huán)境的人員死傷分布

云南省雷災(zāi)傷亡人數(shù)呈明顯下降趨勢，平均每年雷災(zāi)傷亡人數(shù)接近個位數(shù)，比較大的雷災(zāi)傷亡事件主要發(fā)生在農(nóng)村，具體環(huán)境主要是田間地頭、樹下避雨和山上放牧，還有風(fēng)景區(qū)。在農(nóng)田、開闊地、水域這些環(huán)境下多直接雷擊效應(yīng)，造成雷擊人員死亡概率大，如表2中災(zāi)情1、3、5和7；在樹下，旁側(cè)閃擊容易造成多人死傷，如表2中災(zāi)情2、4和6。表2給出近幾年比較典型的雷災(zāi)傷亡事件的詳細情況，可以看出這些雷災(zāi)事件傷亡人員多，究其環(huán)境還是比較典型的容易遭受雷擊的區(qū)域，屬于主要是樹下和開闊地帶。各地區(qū)雷災(zāi)主要集中在午后14:00-17:00這段時間里。

2.4 雷災(zāi)人員傷亡的性別和年齡分析

云南雷災(zāi)人員傷亡基本發(fā)生在農(nóng)村，2001-2017年云南雷災(zāi)人員傷亡的97%發(fā)生在農(nóng)村，僅有3%發(fā)生在城市。這與彭啟洋等[19]的研究結(jié)果一樣。和其他研究結(jié)果對比，云南雷電災(zāi)害中農(nóng)村人口所占比例明顯高于其它地區(qū)。馬明等[7]指出我國雷電災(zāi)害中受傷害的農(nóng)民占總死傷人數(shù)的93%，城市人員僅占7%。在其它國家，雷災(zāi)人員傷亡也基本發(fā)生在農(nóng)村，這個比例在羅馬尼亞[3]和土耳其[20]分別為78.5%和86%。

表2 云南省近幾年比較典型的雷災(zāi)傷亡事件

關(guān)于雷災(zāi)傷亡人員的年齡和性別情況,國內(nèi)相關(guān)研究也沒有相關(guān)報道,可能是相關(guān)資料比較難收集。在云南省雷災(zāi)傷亡數(shù)據(jù)中，有252個傷亡人員數(shù)據(jù)記錄比較詳細，下面對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析。圖4給出2001-2017年云南省雷災(zāi)傷亡人員的年齡分布情況?？梢钥闯?，雷災(zāi)傷亡人數(shù)在每個年齡段幾乎都有，10～50歲這個年齡段占81%，其中40～49歲這個年齡段最多為21%。在羅馬尼亞，雷擊死亡人員的在10～39歲最多[3]；在土耳其，雷擊死亡人員的在10～20歲最多[20]。這些差異可能與當?shù)厝丝谛詣e、年齡結(jié)構(gòu)、社會風(fēng)俗等因素有關(guān)。

圖4 2001-2017年云南省雷災(zāi)死亡人數(shù)的年齡分布

圖5給出2001-2017年云南省雷災(zāi)死亡人數(shù)的性別比例情況。其中兒童是指年齡小于18歲。從性別比例來看，云南省雷災(zāi)傷亡最多的為男性占57%，女性和兒童分別為31%和12%。說明在云南省雷擊災(zāi)害中，男性容易受到雷擊。這與其他地區(qū)的研究結(jié)果大體相似，只是比例小于其他地區(qū)。在英國，男性在雷災(zāi)死亡人數(shù)中占73%[21]；在美國，這個比例是85%[22]；在印度，更是達到89%[5]。

圖5 2001-2017年云南省雷災(zāi)傷亡人數(shù)的性別變化

2.5 討論

2.5.1 空間特征的相關(guān)分析

先從致災(zāi)因子地閃空間分布來看，云南地閃空間分布特征是東部地區(qū)地閃活動最活躍，地閃密度從西部小于0.5 fl·km-2·yr-1到東部和中部大于2 fl·km-2·yr-1，地閃密度最大值(3.9 fl·km-2·yr-1)出現(xiàn)在金沙江河谷的華坪，另一個地閃密度的大值區(qū)(3.8 fl·km-2·yr-1)位于云南省中部的昆明市附近區(qū)域。云南東北部、西北部和南部地閃活動相對較少[14]。和雷災(zāi)傷亡率的空間分布(見圖6b和圖6d)對比，在麗江，有一雷災(zāi)死亡率高值區(qū)與地閃高值區(qū)對應(yīng)外，總體來看，地閃密度高值區(qū)與雷災(zāi)傷亡率高值區(qū)并不對應(yīng)。

云南省人口高密度區(qū)位于昆明、昭通、曲靖和玉溪等東部地區(qū)城市，其中昆明人口密度最大。西部人口密度較低，特別是迪慶和怒江等州市(見圖6a)。但從雷災(zāi)傷亡的空間分布看(見圖6b和圖6d)，云南雷災(zāi)傷亡重的區(qū)域位于云南南部。其中雷災(zāi)死亡率最高位于云南南部的西雙版納，雷災(zāi)受傷率最高位于云南南部的普洱?？梢娍臻g分布上，云南省雷災(zāi)傷亡率的與人口密度不一致。

圖6c給出了2001-2017年云南省面積權(quán)重的雷災(zāi)死亡率的空間分布?？梢钥闯觯娣e權(quán)重的雷災(zāi)死亡率的高值區(qū)為于云南省東部，其空間分布與人口密度基本一致。

總之，雷災(zāi)中的人員傷亡的空間分布與人口和地閃密度的空間分布都不一樣，它是由人口密度、閃電活動等諸多因素共同作用的結(jié)果[23]。

2.5.2 時間特征的相關(guān)分析

圖7給出了云南省百萬人口雷災(zāi)傷亡率和對應(yīng)的農(nóng)村人口比例的年變化。可以看出，云南省百萬人口雷災(zāi)傷亡率的年際變化與傷亡人數(shù)的年際變化一樣，總體呈下降趨勢。2001-2017年云南省百萬人口雷災(zāi)傷亡率平均每年為2.2人，最大出現(xiàn)在2001年為5.4人，最小出現(xiàn)在2017年為0.2人。在此期間，云南省總?cè)丝谟?001年的4 287萬增長到2017年的4 800萬，人口增加了513萬人。但農(nóng)村人口比例呈逐漸下降的趨勢，從2001年的84%下降到2017年的53%。所以，云南省百萬人口雷災(zāi)傷亡率和農(nóng)村人口比例的年際變化趨勢一致,兩者相關(guān)系數(shù)為0.92。美國在1900-2000年間每年每百萬人口雷災(zāi)死亡率由6下降到0.1,對應(yīng)的農(nóng)村人口比例也由60%下降到20%以下[24]。

圖6 2001-2017年云南省平均人口密度、雷災(zāi)死亡率、面積權(quán)重的雷災(zāi)死亡率和雷災(zāi)受傷率的空間分布(其中地名后邊的數(shù)字為排名)

圖7 2001-2017年云南省每百萬雷災(zāi)傷亡率和農(nóng)村人口比例隨時間的演變

雷災(zāi)傷亡人數(shù)和農(nóng)村人口比例呈正相關(guān)。究其原因一是隨著城鎮(zhèn)化的推進，居住環(huán)境和相關(guān)防雷設(shè)施相對農(nóng)村有明顯改善和提高；二是隨著農(nóng)村人口的減少，在農(nóng)田和開闊地工作的人員減少，在城市或工廠有防雷設(shè)施，工作環(huán)境相對安全；三是隨著防雷等相關(guān)知識的科普和宣傳，防雷意識在提高。

XIE等[14]指出云南地閃的月際分布呈現(xiàn)出單峰型，大約92%的地閃發(fā)生在5-9月，其中夏季(6-8月)大約有70%的地閃發(fā)生在這三個月。在月際分布上，云南省雷災(zāi)人員傷亡基本上與地閃是一致的。在日分布上，云南地閃活動大多發(fā)生在下午和傍晚。早晨地閃很少發(fā)生，小于4%的地閃發(fā)生在當?shù)貢r間6:00-11:00之間，到下午12:00增加很快，并于當?shù)貢r間17:00達到峰值，76%的地閃活動發(fā)生在12:00-21:00之間，其中發(fā)生于16:00-17:00峰值時段的地閃活動占全天地閃活動的13%[14]。與雷災(zāi)傷亡的日變化對比，可以看出，云南省雷災(zāi)傷亡和地閃活動日分布具有一致性。

3 結(jié)論

本文統(tǒng)計分析2001-2017年云南氣象局收集的雷災(zāi)資料中雷災(zāi)傷亡人員的時空分布和各種影響雷擊事故的自然和社會因素，得到以下結(jié)論。

(1)云南省雷電災(zāi)害在這17年里造成了嚴重的人員傷亡，造成了728人死亡和949人受傷，估計云南省每年每一百萬人中大約有0.99人死于雷擊，高于全國平均水平(0.53)[7]。

(2)云南雷電災(zāi)害多發(fā)生在東部地區(qū)和南部地區(qū)，相對發(fā)生較少的地區(qū)為西部地區(qū)。紅河州雷災(zāi)最為嚴重，總計造成107人死亡和127人受傷，昆明市以雷災(zāi)造成79人死傷僅次之，雷災(zāi)人員傷亡嚴重的地區(qū)還有昭通、曲靖、文山等州市，而迪慶和怒江則處于較低排名；當雷災(zāi)人員傷亡率考慮各地區(qū)的人口權(quán)重后，西雙版納和麗江處于前兩名，紅河排在第三。昆明和曲靖由于人口基數(shù)大，分別排在11位和13位。怒江由于雷災(zāi)少，雖然人口少，還是排在最后。

(3)云南雷電災(zāi)害主要發(fā)生在雨季(4-9月)，從10月到次年3月的干季雷災(zāi)發(fā)生較少，4、5月相對3月雷災(zāi)有明顯上升，6-8月為高值，8月達到峰值，夏季的6-8月之和占全年的66%以上，10月則明顯降低。云南人員傷亡雷災(zāi)的日變化曲線呈現(xiàn)典型的單峰型，曲線從13:00開始快速上升，15:00-17：00達到高值，峰頂16:00為17.8%，22:00-12:00人員傷亡雷災(zāi)只占總數(shù)的14.9%，00:00-7:00為谷底。雷災(zāi)人員傷亡與閃電活動和人們的作息時間密切相關(guān)。

(4)云南省雷電災(zāi)害中受傷害的農(nóng)民占總死傷人數(shù)的97%，城市人員僅占3%。統(tǒng)計人員傷亡雷災(zāi)數(shù)中的雷擊地點，最高的發(fā)生在農(nóng)田，為39%，其次為樹下避雨為17%，然后是開闊地為14%，放牧和建筑物內(nèi)分別是10%和9%。雷擊地點多發(fā)生在農(nóng)民的常在環(huán)境下，而且農(nóng)村的民居等建筑沒有普及安裝防雷裝置，可見農(nóng)民是雷災(zāi)的主要受害者，因此解決農(nóng)村、農(nóng)民防雷安全防護的工作迫在眉睫。

(5)云南省雷電災(zāi)害中傷亡年齡主要集中在10～50歲這個年齡段占81%，其中40～49歲這個年齡段最多為21%。云南省雷電災(zāi)害中傷亡最多的是男性,占57%。兒童所占比例也比較大，達到12%。因此在學(xué)校要安裝防雷設(shè)施，同時加大學(xué)校防雷方面的科普知識宣傳顯得尤為重要。

(6)在空間分布上，云南省雷災(zāi)傷亡與人口密度和地閃活動都不一致，是許多因素共同作用的結(jié)果。在時間變化上，云南省雷災(zāi)傷亡與鄉(xiāng)村人口比例、地閃活動密切相關(guān)。